驱动装置、具备该驱动装置的阀装置以及涡轮增压器的连杆驱动机构
技术领域
本公开涉及驱动装置、具备该驱动装置的阀装置以及涡轮增压器的连杆驱动机构。
背景技术
在涡轮增压器中，设有废气门阀(WG阀)，该废气门阀是用于对流向涡轮机叶轮的排气的流量进行控制的阀装置。WG阀具备安装于涡轮机壳的筒状的衬套、插入到衬套内的轴、安装于轴的阀体。
在这样的阀装置中，为了防止固着、应对咬入等，在衬套与轴之间设有间隙。在涡轮增压器的运行中，为了防止排气经由该间隙泄漏，在阀装置中，衬套的一部分与轴的一部分抵接而对该间隙进行密封。但是，在涡轮增压器的运行中，存在轴由于施加于阀的排气的压力和驱动WG阀的致动器的力而倾斜，该间隙的密封性下降，排气经由该间隙泄漏的情况。
在专利文献1中，作为在WG阀中防止这样的排气泄漏的密封部，具备设置于轴的球面形状的内侧密封面和在筒状的衬套的内壁部形成为使内侧密封面能够抵接的外侧密封面。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：(日本)特开2016-186241号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，专利文献1的密封部需要在筒状的衬套的内壁部形成凹状的球面形状或圆锥台形状的外侧密封面，存在难以加工的问题。并且，在专利文献1中，为了提高加工性而使外侧密封面为另一部件，但是在这种情况下，由于零件数量的增加，存在成本增加的问题。
鉴于上述情况，本公开至少一个实施方式的目的在于提供一种能够通过容易加工的结构抑制流体的泄漏的驱动装置、具备该驱动装置的阀装置以及涡轮增压器的连杆驱动机构。
用于解决技术问题的技术方案
(1)本发明至少一个实施方式的驱动装置具备轴和形成有所述轴能够插入的插入孔的筒状的衬套，该驱动装置构成为，
所述插入孔包含开口部和小径孔部，所述开口部的内径从所述衬套的一端面向另一端面缩小，所述小径孔部从所述开口部的端部向所述另一端面延伸，
所述轴包含轴部和抵接部，所述轴部具有比所述小径孔部的内径小的外径，所述抵接部具有比所述小径孔部的内径大的外径，
所述衬套具有划定所述开口部的密封面，
通过所述轴的所述抵接部朝向所述插入孔的轴向抵接于所述衬套的所述密封面，从而在所述插入孔的内部对在所述轴与所述衬套之间形成的间隙进行密封。
根据上述(1)的结构，通过形成内径从衬套的一端面向另一端面缩小的开口部，能够形成供轴的抵接部抵接的密封面，因此与在衬套的内部形成密封面的情况相比容易对密封面进行加工。并且，朝向插入孔的轴向使轴的抵接部与衬套的密封面抵接，因此在轴受到相对于其长度方向交叉的方向的压力时，密封面使与轴被按压的方向相反方向的力矩作用于抵接部。其结果是，能够抑制轴的倾斜，并且减轻抵接部与密封面的密封性能降低的程度，因此能够在插入孔的内部抑制流体从在轴与衬套之间形成的间隙泄漏。
(2)在一些实施方式中，在上述(1)的结构的基础上，
所述密封面具有圆锥台形状。
根据上述(2)的结构，与形成弯曲的密封面的情况相比，圆锥台形状的密封面更容易加工，因此能够更容易地加工密封面。
(3)在一些实施方式中，在上述(1)或(2)的结构的基础上，
所述抵接部具有呈凸状弯曲的形状。
在密封面和抵接部均为圆锥台形状的情况下，如果轴发生倾斜，则会在密封面与抵接部之间产生间隙而使密封性能降低。但是，根据上述(3)的结构，抵接部呈凸状弯曲，由此即使轴发生倾斜，也能够在抵接部的任一部位与密封面抵接，因此能够减轻抵接部与密封面的密封性能降低的程度，在插入孔的内部抑制流体从在轴与衬套之间形成的间隙泄漏。
(4)在一些实施方式中，在上述(3)的结构的基础上，
所述抵接部具有在相对于所述插入孔的轴向垂直的方向或平行的方向上具有长轴的椭圆球面形状。
在轴发生倾斜的情况下，如果抵接部具有球面形状，只要插入孔的轴中心与抵接部的球面中心一致，在密封面与抵接部之间就不会产生间隙，如果插入孔的轴中心与抵接部的球面中心由于衬套与轴的摩擦等的阻力而错开，则会在密封面与抵接部之间产生间隙。但是，如上述(4)的结构那样，在抵接部具有椭圆球面形状的情况下，即使插入孔的轴中心与抵接部的椭圆球面中心错开，也能够实现抵接部与密封面的抵接，与抵接部具有球面形状的情况相比能够减轻抵接部与密封面的密封性能降低的程度，因此能够在插入孔的内部抑制流体从在轴与衬套之间形成的间隙泄漏。
(5)在一些实施方式中，在上述(1)～(4)中的任一结构的基础上，
进一步具备弹性部件，所述弹性部件提供用于使所述轴朝向使所述抵接部与所述密封面抵接的方向移动的弹性力。
根据上述(5)的结构，通过弹性部件所提供的弹性力，能够增大抵接部与密封面抵接的力，使抵接部与密封面的密封性能提高，因此能够在插入孔的内部进一步抑制流体从在轴与衬套之间形成的间隙泄漏。
(6)在一些实施方式中，在上述(5)的结构的基础上，
所述驱动装置进一步具备壳体，所述壳体具有供所述衬套贯穿的衬套贯通孔，
所述轴具备用于与致动器连结的连结部，所述致动器用于使所述轴旋转。
所述弹性部件设置在所述连结部与所述壳体之间，所述弹性部件在使所述连结部从所述壳体离开的方向上对所述轴提供所述弹性力。
根据上述(6)的结构，与在连结部与衬套的另一端面之间设有弹性部件的情况相比，容易确保用于设置弹性部件的空间。
(7)在本发明至少一个实施方式的阀装置中，
具备上述(1)～(6)中的任一驱动装置，在所述轴固定有阀体。
根据上述(7)的结构，在阀装置中，能够抑制轴的倾斜，并且减轻抵接部与密封面的密封性能降低的程度，因此能够在插入孔的内部抑制流体从在轴与衬套之间形成的间隙泄漏。
(8)在本发明至少一个实施方式的涡轮增压器的连杆驱动机构中，
具备上述(1)～(6)中的任一驱动装置，并且在所述轴固定有喷嘴叶片。
根据上述(8)的结构，在涡轮增压器的连杆驱动机构中，能够抑制轴的倾斜，并且减轻抵接部与密封面的密封性能降低的程度，因此能够在插入孔的内部抑制流体从在轴与衬套之间形成的间隙泄漏。
(9)本发明至少一个实施方式的涡轮增压器的连杆驱动机构具备：
连结环，其能够转动并且形成有至少一个切口部；
上述(1)～(6)中的任一驱动装置，其在所述轴固定有能够与所述至少一个切口部中的一个卡合的连结部。
根据上述(9)的结构，在涡轮增压器的连杆驱动机构中，能够抑制轴的倾斜，并且减轻抵接部与密封面的密封性能降低的程度，因此能够在插入孔的内部抑制流体从在轴与衬套之间形成的间隙泄漏。
发明的效果
根据本公开的至少一个实施方式，通过形成内径从衬套的一端面向另一端面缩小的开口部，能够形成供轴的抵接部抵接的密封面，因此与在衬套的内部形成密封面的情况相比容易对密封面进行加工。并且，朝向插入孔的轴向使轴的抵接部与衬套的密封面抵接，因此在轴受到相对于其长度方向交叉的方向的压力时，密封面使与轴被按压的方向相反方向的力矩作用于抵接部。其结果是，能够抑制轴的倾斜，并且减轻抵接部与密封面的密封性能降低的程度，因此能够在插入孔的内部抑制流体从在轴与衬套之间形成的间隙泄漏。
附图说明
图1是本公开实施方式1的阀装置的剖面示意图。
图2是本公开实施方式1的阀装置的衬套的剖面图。
图3是本公开实施方式1的阀装置的变形例的剖面示意图。
图4是在图3的阀装置中密封面与抵接面的接触部分附近的放大剖面图。
图5是本公开实施方式1的阀装置的另一变形例的剖面示意图。
图6是本公开实施方式1的阀装置的又一的变形例的剖面示意图。
图7是在图6的阀装置中轴倾斜的状态的剖面示意图。
图8是本公开实施方式2的阀装置的剖面示意图。
图9是表示本公开实施方式3的涡轮增压器的连杆驱动机构的结构的图。
图10是本公开实施方式3的涡轮增压器的连杆驱动机构的驱动装置的剖面示意图。
图11是用于使本公开实施方式3的涡轮增压器的连杆驱动机构的连结环转动的驱动装置的剖面示意图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的一些实施方式进行说明。但是，本发明的范围不受以下实施方式限定。在以下的实施方式中记载的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等并非用于将本发明的范围限定于此，只不过是单纯的说明例。
(实施方式1)
如图1所示，实施方式1的阀装置1具备驱动装置20和阀体3。驱动装置20具备固定有阀体3的轴2和形成有轴2能够插入的插入孔5的筒状的衬套4。虽然未做限定，但是例如，阀装置1是设置于涡轮增压器的涡轮机壳的废气门阀(WG阀)。在这种情况下，衬套4以插入于从涡轮增压器的涡轮机壳6的内表面6a贯穿到外表面6b的贯通孔7的方式固定于涡轮机壳6。即，涡轮机壳6的内表面6a侧和外表面6b侧、即涡轮机壳6的内部与外部经由插入孔5连通。
如图2所示，插入孔5包含内径从衬套4的一端面4a向另一端面4b缩小的开口部5a和从开口部5a的端部中内径较小一方的端部5a1向另一端面4b延伸的小径孔部5b。小径孔部5b形成为具有从端部5a1到另一端面4b具有相同的内径。开口部5a由圆锥台形状的密封面8划定。也就是说，密封面8作为从衬套4的一端面4a的内周缘朝向端部5a1向斜内侧延伸的平面而构成。
如图1所示，轴2包含具有比小径孔部5b的内径小的外径的轴部2a和具有比小径孔部5b的内径大的外径的抵接部2b。抵接部2b包含与密封面8的圆锥台形状对应的圆锥台形状的抵接面2c。也就是说，抵接部2b由具有相同直径的大径部2b1和将大径部2b1和轴部2a连接的缩径部2b2构成，该缩径部2b2的外周面形成上述抵接面2c。在轴部2a的端部2a1设有与用于使轴2旋转的致动器11连结的连结部2d。
在轴部2a插入到小径孔部5b时，在小径孔部5b的内部，在轴2的轴部2a与衬套4之间形成有间隙9。阀装置1构成为涡轮机壳6的内部的排气的压力使抵接部2b的抵接面2c向插入孔5的轴向与衬套4的密封面8抵接而对间隙9进行密封。
接着，以阀装置1为WG阀的情况为例对实施方式1的阀装置1的动作进行说明。
如图1所示，在间隙9被抵接面2c和密封面8密封的状态下，致动器11的动力经由连结部2d传递到轴2而使轴2旋转。通过轴2的旋转，使阀体3以轴2为中心转动。通过阀体3的这样的转动动作，在涡轮增压器的涡轮机中能够对绕过涡旋流路的废气门流路(WG流路)进行开闭。
在涡轮机壳6的内部，在阀体3上施加有排气的压力。于是，在抵接部2b施加有相对于轴2的长度方向垂直的方向的力F1。由此，在密封面8中，使具有与力F1的方向相对的方向的成分的力矩M1作用于与密封面8抵接的抵接部2b的抵接面2c。其结果是，能够抑制轴2的倾斜，使抵接部2b的抵接面2c与密封面8的密封性能降低的程度减轻，因此能够抑制排气从间隙9的泄漏。
在实施方式1中，密封面8和抵接面2c均具有圆锥台形状，但不限于该形态。如图3所示，抵接面2c例如可以具有如球面形状那样呈凸状弯曲的形状。根据实施方式1的结构，能够抑制轴2的倾斜，但不能排除轴2倾斜的可能。在密封面8和抵接面2c均为圆锥台形状的情况下，如果轴2发生倾斜，则可能会在密封面8与抵接面2c之间产生间隙而使密封性能降低。但是，根据图3的结构，抵接面2c呈凸状弯曲，由此即使轴2倾斜，在抵接面2c的任一部位也能够与密封面8抵接。
并且，在这种情况下，如图4所示，优选密封面8与抵接面2c的接触部分12尽可能位于径向外侧的结构。在图4的结构中，接触部分12尽可能位于径向外侧，抵接部2b所占据的插入孔5的区域相应地变小，与存在排气的涡轮机壳6的内部相比插入孔5的内部的压力更低，因此压力比涡轮机壳6的内部低的区域变大。其结果是，插入孔5与涡轮机壳6的内部之间的压力差变大，向密封面8按压抵接部2b的力变大，因此轴2难以发生倾斜。另外，接触部分12尽可能位于径向外侧，力矩M1的臂的长度变长因而力矩M1变大，轴2难以发生倾斜。
并且，密封面8不限于具有圆锥台形状，在抵接面2c呈凸状弯曲的情况下，如图5所示，可以使密封面8成为以与抵接面2c的呈凸状弯曲的形状对应的方式呈凹状弯曲的形状。
在实施方式1中，如图6所示，呈凸状弯曲的抵接面2c可以具有在与插入孔5的轴向垂直的方向上具有长轴a的椭圆球面形状。在轴2倾斜的情况下，即使抵接面2c具有例如球面形状，只要插入孔5的轴中心L与抵接面2c的球面中心一致，在密封面8与抵接面2c之间就不会产生间隙。但是，如果插入孔5的轴中心L与抵接面2c的球面中心由于衬套4与轴2的摩擦等的阻力而错开，则会在密封面8与抵接面2c之间产生间隙。
但是，如果抵接面2c具有椭圆球面形状，则如图7所示，即使插入孔5的轴中心L与抵接面2c的椭圆球面中心O错开，也能够实现抵接面2c与密封面8的抵接，因此与抵接面2c具有球面形状的情况相比能够减轻抵接面2c与密封面8的密封性能降低的程度。需要说明的是，抵接面2c具有长轴与插入孔5的轴向平行的椭圆球面形状的结构也能够得到同样的效果。
(实施方式2)
接着，对实施方式2的驱动装置进行说明。实施方式2的驱动装置在实施方式1的基础上追加了向轴2提供用于使轴2移动的弹性力的弹性部件。需要说明的是，在实施方式2中，对于与实施方式1相同构成要素标注了相同的附图标记而省略详细的说明。
如图8所示，在连结部2d与涡轮机壳6的外表面6b之间设有弹性部件10。弹性部件10可以是一端与连结部2d抵接并且另一端与外表面6b抵接的弹簧10a。在这种情况下，弹簧10a的两端可以分别与连结部2d和外表面6b连接，但也可以不连接。其他结构与实施方式1相同。需要说明的是，在该实施方式2中，抵接面2c和密封面8的结构可以采用图3～7所示的任一结构。
抑制轴2的倾斜并且密封面8和抵接面2c对间隙9进行密封的动作与实施方式1相同。在实施方式2中，弹簧10a对轴2向使连结部2d离开涡轮机壳6的外表面6b的方向提供弹性力。通过该弹性力，能够增大抵接面2c与密封面8抵接的力，因此抵接面2c与密封面8的密封性能得以提高。其结果是，能够进一步抑制排气从间隙9泄漏。
弹簧10a的一端与连结部2d抵接且另一端与外表面6b抵接，但也可以是一端与连结部2d抵接且另一端与衬套4的另一端面4b抵接的形态。其中，同弹簧10a的另一端与衬套4的另一端面4b抵接的情况相比，弹簧10a的另一端与外表面6b抵接的结构更容易确保用于设置弹簧10a的空间。
(实施方式3)
接着，对实施方式3的驱动装置进行说明。实施方式3的驱动装置在实施方式1和2的基础上，用于涡轮增压器的连杆驱动机构。以下，以使用实施方式1的结构的形态对实施方式3进行说明，但也能够使用实施方式2的结构。需要说明的是，在实施方式3中，对于与实施方式1相同的构成要素标注相同的附图标记而省略其详细的说明。
在图9中表示的是具备驱动装置20的涡轮增压器的连杆驱动机构30。连杆驱动机构30具备能够旋转的连结环33、分别固定有喷嘴叶片31的多个驱动装置20、用于使驱动多个驱动装置20中的各驱动装置20的连结环33转动的一个驱动装置20’。多个驱动装置20和一个驱动装置20’在圆周方向上空出间隔配置。
如图10所示，驱动装置20具备：衬套4，其以插入于从构成涡轮增压器的涡轮机壳的一部分的喷嘴座36的内表面36a贯穿到外表面36b的贯通孔7的方式固定于喷嘴座36；轴2，其能够插入到以在衬套4的轴向上贯通的方式形成的插入孔5内。在轴2的轴部2a的端部固定有连结部即杆32。在轴2的抵接部2b的大径部2b1固定有涡轮增压器的喷嘴叶片31。
如图11所示，驱动装置20’具备：衬套4，其以插入于从构成涡轮增压器的涡轮机壳的一部分的壳体46的内表面46a贯穿到外表面46b的贯通孔7的方式固定于壳体46；轴2，其能够插入到以在衬套4的轴向上贯通的方式形成的插入孔5内。在轴2的轴部2a的端部设有与用于使轴2旋转的未图示的致动器连结的连结部2d。在轴2的抵接部2b的大径部2b1固定有连结部即杆32’。
如图9所示，在连结环33的外周缘形成有能够使杆32,32’各自的一部分卡合的切口部34。在与驱动装置20’的连结部2d(参照图11)连结的致动器驱动时，致动器的动力传递到驱动装置20’的轴2而使轴2旋转。通过轴2的旋转，杆32’以轴2为中心转动。通过与切口部34卡合的杆32’的转动，连结环33转动。在连结环33转动时，与各切口部34卡合的各杆32转动。于是，驱动装置20的轴2伴随着杆32的转动而转动。如图10所示，喷嘴叶片31也通过轴2的转动而转动。
在涡轮增压器的连杆驱动机构30中使用驱动装置20,20’的情况下，通过与实施方式1相同的原理，能够抑制轴2的倾斜、减轻抵接部2b与密封面8的密封性能降低的程度，因此在插入孔5的内部能够抑制排气从轴2与衬套4之间形成的间隙9泄漏。
附图标记说明
1阀装置；
2轴；
2a轴部；
2a1(轴部的)端部；
2b抵接部；
2b1大径部；
2b2缩径部；
2c抵接面；
2d连结部；
3阀体；
4衬套；
4a(衬套的)一端面；
4b(衬套的)另一端面；
5插入孔；
5a开口部；
5a1(开口部的)端部；
5b小径孔部；
6涡轮机壳；
6a(涡轮机壳的)内表面；
6b(涡轮机壳的)外表面；
7贯通孔；
8密封面；
9间隙；
10弹性部件；
10a弹簧；
11致动器；
12接触部分；
20驱动装置；
20’驱动装置；
30连杆驱动机构；
31喷嘴叶片；
32杆(连结部)；
32’杆(连结部)；
33连结环；
34切口部；
36喷嘴座(壳体)；
36a(喷嘴座的)内表面；
36b(喷嘴座的)外表面；
46壳体；
46a(壳体的)内表面；
46b(壳体的)外表面。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种驱动装置，具备轴和形成有所述轴能够插入的插入孔的筒状的衬套，其特征在于，
所述插入孔包含开口部和小径孔部，所述开口部的内径从所述衬套的一端面向另一端面缩小，所述小径孔部从所述开口部的端部向所述另一端面延伸，
所述轴包含轴部和抵接部，所述轴部具有比所述小径孔部的内径小的外径，所述抵接部具有比所述小径孔部的内径大的外径，
所述衬套具有圆锥台形状的密封面，该圆锥台形状的密封面作为从所述一端面的内周缘朝向所述开口部的所述端部向斜内侧延伸的平面而构成，
通过所述轴的所述抵接部朝向所述插入孔的轴向抵接于所述衬套的所述密封面，从而在所述插入孔的内部对在所述轴与所述衬套之间形成的间隙进行密封。
2.根据权利要求1所述的驱动装置，
所述抵接部具有与所述密封面的圆锥台形状对应的圆锥台形状。
3.根据权利要求1所述的驱动装置，
所述抵接部具有在相对于所述插入孔的轴向垂直的方向或平行的方向上具有长轴的椭圆球面形状。
4.根据权利要求1所述的驱动装置，
进一步具备弹性部件，所述弹性部件提供用于使所述轴朝向使所述抵接部与所述密封面抵接的方向移动的弹性力。
5.根据权利要求4所述的驱动装置，
所述驱动装置进一步具备壳体，所述壳体具有供所述衬套贯穿的衬套贯通孔，
所述轴具备用于与致动器连结的连结部，所述致动器用于使所述轴旋转。
所述弹性部件设置在所述连结部与所述壳体之间，所述弹性部件在使所述连结部从所述壳体离开的方向上对所述轴提供所述弹性力。
6.一种阀装置，其特征在于，具备权利要求1～5中任一项所述的驱动装置，并且在所述轴固定有阀体。
7.一种涡轮增压器的连杆驱动机构，其特征在于，具备权利要求1～5中任一项所述的驱动装置，并且在所述轴固定有喷嘴叶片。
8.一种涡轮增压器的连杆驱动机构，其特征在于，具备：
连结环，其能够转动并且形成有至少一个切口部；
权利要求1～5中任一项所述的驱动装置，其在所述轴上固定有能够与所述至少一个切口部中的一个卡合的连结部。
